Recentemente, vários arbovírus têm acometido a população de países emergentes ocasionando sérios problemas de saúde pública, como as doenças causadas pelos vírus da dengue, Chikungunya, Zika e febre amarela. Um vírus emergente e já circulante no Brasil, chamado Mayaro (MAYV), do mesmo gênero do Chikungunya (Alphavirus), possui potencial prejudicial semelhante a esses já estabelecidos. Seu vetor de transmissão é o mosquito do gênero Haemagogus, característico de regiões isoladas, principalmente florestas. Entretanto, estudos demonstraram que o Aedes aegypti é um competente vetor desse agente, o que possibilita sua disseminação em regiões urbanas. O presente trabalho avaliou a expressão das proteínas estruturais do vírus Mayaro (E1, E2, E3, C e 6K), utilizando dois sistemas de expressão distintos, um baseado na levedura Pichia pastoris, e outro derivado de Baculovírus (BEVS). Essa estratégia foi estabelecida para que a expressão dessas proteínas promova a formação de partículas semelhantes ao vírus (virus like particles), estruturas multiprotéicas que mimetizam a conformação de uma partícula viral podendo ser utilizada como um candidato vacinal. O trabalho evidenciou a correta obtenção de organismos recombinantes em ambos os sistemas, com a avaliação da expressão sendo feita com técnicas de dot blot, western blot e imunofluorescência indireta (IFI). Com o sistema baculovírus, foram avaliadas as linhagens Sf-9 e Hi-5, sendo evidenciada a expressão de proteínas do MAYV em ambas, utilizando MOI 10 e tempos pós-infecção de 96 e 72 h, respectivamente. A correta expressão das proteínas de MAYV também foi evidenciada com a levedura Pichia pastoris, com cultivo a 30 °C e tempo de análise 48 h após indução. A geração de VLPs foi avaliada em amostras de sobrenadantes de ambos os sistemasapós a concentração por ultracentrifugação em gradiente de iodixanol, e análise por microscopia eletrônica de transmissão, sendo observadas nos dois sistemas com tamanhos variando entre 30-60 nm. Os resultados desse projeto podem gerar ferramentas importantes no desenvolvimento de kits diagnósticos e métodos vacinais contra o MAYV. / Recently, several arboviruses have affected emerging countries causing serious public health problems, such as diseases caused by dengue viruses, Chikungunya, Zika and yellow fever. An emerging and already circulating virus in Brazil, called Mayaro (MAYV), of the same genus of Chikungunya (Alphavirus), has harmful potential similar to those already established. Its transmission vector is the mosquito of the genus Haemagogus, characteristic of isolated regions, mainly forests. However, studies have demonstrated that Aedes aegypti is a competent vector of this agent, which would allow its dissemination in urban areas. The present work evaluated the expression of the structural proteins of the Mayaro virus (E1, E2, E3, C and 6K) using two distinct expression systems, one based on the yeast Pichia pastoris and another derived from Baculovirus (BEVS). The strategy of expressing structural proteins has been established so that the expression of these proteins promotes the formation of viruslike particles or VLPs, multiprotein structures that mimic the conformation of a viral particle and can be used as a vaccine candidate. The work evidenced the correct obtaining of recombinant organisms in both systems, with the evaluation of the expression being done with dot blot, western blot and indirect immunofluorescence (IFI) techniques. With the baculovirus system, the Sf-9 and Hi-5 strains were evaluated, and the expression of the MAYV proteins was evidenced in both, using MOI 10 and the time of post-infection analysis of 96 and 72 h, respectively. Correct expression of MAYV proteins was also evidenced with yeast Pichia pastoris, with culture at 30 ° C and analysis time 48 h after induction. The generation of VLPs was evaluated in both supernatants after concentration by iodixanol gradient ultracentrifugation and transmission electron microscopy analysis, being observed in both systems with sizes ranging from 30-60 nm. The results of this project can generate important tools in the development of diagnostic kits and vaccine methods against the MAYV.

A leucemia linfóide aguda (LLA) é considerada uma doença grave dos glóbulos brancos, sendo mais comum e mais agressiva em crianças e adolescentes. O tratamento para a LLA tem avançado devido aos estudos para a otimização de drogas já utilizadas em quimioterapias. Entre essas drogas estão as enzimas L- asparaginases (ASPases) que atuam reduzindo a concentração de L-asparagina (Asn) na corrente sanguínea, impedindo a proliferação das células cancerosas, visto que essas não conseguem sintetizar quantidades apropriadas desse aminoácido. No entanto, o medicamento por ser oriundo de um procarioto causa severas reações alérgicas aos usuário, afim de diminuir a imunogenicidade deste quimioterápico, é importante gerar um biofármaco oriundo de um eucarioto. Neste âmbito, obtivemos a Pichia pastoris recombinante responsável pela produção da enzima ASPase intermembranar, oriunda do gene ASP3 de Saccharomyces cerevisiae. Através do planejamento experimental, foi possível ter um aumento de 5 vezes na atividade obtida na condição inicial. O clone Mut+ alcançou sua melhor atividade de 8,6 U/g de célula nas seguintes condições: 20°C, pH inicial 6 e 1,5% de concentração de indutor. / Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is considered a serious disease of white blood cells, is more common and more aggressive in children and adolescents. Treatment for ALL has advanced due to studies for drug optimization already used in chemotherapy. Among these drugs are the enzymes L-asparaginases (ASPases) which act by reducing the concentration of L-asparagine (Asn) in the bloodstream, preventing the proliferation of cancer cells, since these can not synthesize appropriate amounts of this amino acid. However, the drug to be derived from a prokaryote causes severe allergic reactions to the user, in order to decrease the immunogenicity of the chemotherapy, it is important to generate a biopharmaceutical derived from a eukaryote. In this context, we obtained the recombinant Pichia pastoris responsible for producing the enzyme ASPase intermembrane, coming from the ASP3 gene of Saccharomyces cerevisiae. Through the experimental design, it was possible to have a 5-fold increase in activity obtained at the initial condition. The Mut + clone achieved their best activity of 8.6 U/g cell under the following conditions: 20 °C, initial pH 6 and 1.5% of inducer concentration.

Um dos eventos mais importantes durante o amadurecimento da banana é a degradação do amido, concomitante com o acúmulo de açúcares solúveis. Várias enzimas, que supostamente atuam na degradação do amido, já tiveram sua atividade/proteína específica detectadas nesta fase na banana. Entre elas a α-amilase, a β-amilase, as amido-fosforilases, as α-glicosidases e as isoamilases. A síntese do amido e, normalmente, sua degradação, ocorrem dentro do amiloplasto, que possui duas membranas a serem transpostas antes do acesso ao grânulo de amido ou aos produtos da ação de outras enzimas. Uma das isoformas da β-amilase em banana possui um peptídeo de transporte predito em sua seqüência, necessário para transpor estas membranas e entrar no amiloplasto. Uma maneira de contornar a dificuldade em estabelecer a real importância de cada enzima na degradação do amido é isolar os grânulos e as enzimas e submetê-lo à atividade seqüencial das enzimas supostamente responsáveis pela degradação. O ideal é utilizar a enzima endógena, mas o processo de purificação de enzimas em frutos é demorado e nem sempre bom em termos de pureza, quantidade e atividade. Estudos baseados na expressão heteróloga de genes da β-amilase permitiriam melhor compreender os mecanismos de atuação dessa enzima presente na polpa da banana. Assim, foram feitos ensaios de expressão heteróloga em Pichia pastoris na tentativa de produzir essa enzima em quantidade suficiente para purificação, aplicação nos grânulos de amido e produção de anticorpos policlonais. Foram testadas várias condições de indução da proteína, tais como aeração, temperatura, pH, concentração de metanol e tempo de indução, bem como a montagem de uma nova construção gênica com tag de histidina no vetor de expressão pPICZαA com confirmação do fenótipo dos transformantes positivos. Porém, a obtenção de β-amilase recombinante com atividade não foi bem sucedida, necessitando talvez de alterações nesses padrões de indução. / One of the most important events that occurs during ripening of banana is the starch degradation concomitantly with the accumulation of soluble sugars. Several enzymes, known by acting on starch degradation, had their activity and/or specific protein detected at this stage of banana. These include the α-amylase, the β-amylase, the starch-phosphorylases, the α-glucosidase and the isoamilases. The synthesis and starch degradation occur inside of the amyloplast that contain two membranes which has to be reach before accessing the starch granule or the products of the other enzymes. One of the isoforms of β-amylase in bananas has a transit peptide predicted in the sequence, required to access the amyloplast. To establish the real importance of each enzyme in the starch degradation it is necessary to isolate the granules and enzymes and submit them to the sequential activity to confirm the supposed degradation. The idea is to use the endogenous enzyme, but the process of purification of the enzyme in fruits demands a lot of time and the results of purity, quantity and activity are not guaranteed. Studies based on heterologous expression of the β-amylase genes allow us to understand the mechanisms of action of this enzyme present in the pulp of banana. Thus, tests were carried out with heterologous expression in Pichia pastoris in order to produce this enzyme in sufficient quantity to purification, and then, applied on starch granules and produce a polyclonal antibody. We tested different conditions of protein induction such as aeration, temperature, pH, methanol concentration and induction time, as well as the new genic construction with the histidine tag with an expression vector pPICZαA confirming the phenotype of positive transformants. However, recombinant β-amylase with activity was not obtained successfully, necessitating changes in these patterns of induction.

O câncer cervical é um dos tipos de câncer mais comuns entre as mulheres, e a infecção persistente pelos HPV-16 e HPV-18 é responsável por 70% dos casos. As vacinas profiláticas disponíveis possuem alta eficácia na prevenção da infecção pelos tipos mais prevalentes de HPV. No entanto, este tipo de abordagem não beneficia mulheres que já apresentam lesões precursoras ou tumores cervicais avançados, e a busca por abordagens terapêuticas para esse tipo de câncer é considerada uma necessidade. A qualidade do antígeno representa um aspecto fundamental para o sucesso de vacinas terapêuticas baseadas em proteínas recombinantes. Neste sentido, os sistemas de expressão em células eucarióticas, como leveduras e células de mamíferos são considerados adequados para a produção de proteínas com aplicação biotecnológica. O objetivo principal deste trabalho contemplou a expressão das proteínas de fusão gDE7E6 do HPV-16 e do HPV-18 e a oncoproteína E7 do HPV-16 em células da levedura Pichia pastoris e expressão da gDE7E6 do HPV-16 e do HPV-18 em células de mamífero HEK293T e CHODG-44 para obtenção de antígenos purificados com futura aplicação em vacinas terapêuticas contra tumores associados ao HPV-16 e HPV-18. Os genes que codificam as proteínas gDE7E6 dos HPV-16 e HPV-18 e da E7 do HPV-16 foram clonados no vetor pPIC9K, os quais foram linearizados por digestão enzimática e utilizados na transformação da P. pastoris. A expressão das proteínas foi analisada nos tempos de 24, 48, 72 e 96 horas, no entanto, não foi observada a produção das proteínas no sobrenadante e nem no lisado celular. Diante desta constatação, iniciamos a expressão das proteínas gDE7E6 do HPV-16 e gDE7E6 do HPV-18 em células de mamíferos HEK293T e CHODG-44. As sequências genéticas das proteínas gDE7E6 do HPV-16 e do HPV-18 foram clonadas no vetor de expressão pNU1 e analisadas por digestão enzimática. Análises de SDS-PAGE e western blot demonstraram a expressão das proteínas gDE7E6 do HPV-16 e do HPV-18 em até 96 horas em células HEK293T. Em paralelo, realizamos a transfecção estável dos plasmídeos contendo as sequencias da gDE7E6 do HPV-16 e gDE7E6 do HPV-18 em células CHO-DG44. Com o intuito de aumentar a expressão das proteínas de interesse na população mista de CHODG-44, realizamos amplificação genômica com metotrexato (MTX), sendo possível observar aumento da expressão das proteínas, conforme aumento gradativo nas concentrações de MTX. Posteriormente, foram feitas tentativas para isolar um clone produtor das proteínas gDE7E6 HPV-16 e HPV-18, através de clonagem por diluição limitante e sistema automatizado, sendo possível isolar um clone para cada construção através de matriz semisólida, confirmado por western blot e citometria de fluxo. Apesar de demonstrar a expressão das proteínas de interesse em sistema de expressão baseado em células de mamífero, o rendimento obtido após a purificação por afinidade ao níquel foi extremamente baixo, o que dificulta a obtenção dos antígenos para fins vacinais. / Cervical cancer is one of the most common cancers among women, and persistent infection with HPV-16 and HPV-18 accounts for 70% of the cases. Available prophylactic vaccines are highly effective in preventing infection by the most prevalent types of HPV. However, this type of approach does not benefit women who already have precursor lesions or advanced cervical tumors, and the search for therapeutic approaches to this type of cancer is considered a necessity. Antigen quality represents a key aspect for the success of therapeutic vaccines based on recombinant proteins. In this sense, expression systems based in eukaryotic cells such as yeast and mammalian cells are considered suitable for the production of proteins with biotechnological applications. The main objective of this work was to express the gDE7E6 fusion proteins HPV-16 and HPV-18 and the E7 oncoprotein HPV-16 in Pichia pastoris and expression of gDE7E6 HPV-16 and HPV-18 in mammalian cells HEK293T and CHODG-44 to obtain purified antigens with future applications in therapeutic vaccines against HPV-16 and HPV-18 associated tumors. The genes encoding the gDE7E6 proteins HPV-16 and HPV-18 and E7 HPV-16 were cloned into the pPIC9K vector, which were linearized by enzymatic digestion and used in the transformation of P. pastoris. Expression of the proteins was analyzed at 24, 48, 72 and 96 hours, however, the production of the proteins in the supernatant and in the cell lysate was not observed. In light of this finding, we initiated the expression of gDE7E6 proteins HPV-16 and HPV-18 in mammalian cells HEK293T and CHODG-44. The genetic sequences of gDE7E6 proteins HPV-16 and HPV-18 were cloned into the pNU1 expression vector and analyzed by enzymatic digestion. SDSPAGE and western blot analyzes demonstrated expression of gDE7E6 proteins HPV-16 and HPV-18 within 96 hours in HEK293T cells. In parallel, we performed stable transfection of plasmids containing gDE7E6 HPV-16 and HPV-18 sequences into CHODG44 cells. In order to increase the expression of the proteins in the mixed population of CHODG-44, we performed genomic amplification with methotrexate (MTX), and it was possible to observe an increase in protein expression, as a gradual increase in MTX concentrations. Therefore, attempts were made to isolate a clone producing gDE7E6 proteins HPV-16 and HPV-18 by limiting dilution and automated system, being possible to isolate one clone for each construct through a semisolid matrix, confirmed by western blot and flow cytometry. Despite observing protein expression in mammalian cell-based expression system, the yield obtained after nickel affinity purification was extremely low, which makes it difficult to obtain the antigens for vaccine purposes.

In recent years, several industrial yeasts, owing to their robust growth and certain other characteristics, have been developed as recombinant host systems for commercial production of heterologous proteins. One such yeast Pichia pastoris has proven to be an excellent host for production of secreted and intracellular proteins (Cereghino and Cregg. 2000). The increasing popularity of this particular expression system can be attributed to several factors, most importantly: (1) the simplicity of techniques needed for the molecular genetic manipulation of Pichia pastoris and their similarity to those of Saccharomyces cerevisiae, one of the most well-characterized experimental systems in modern biology;(2) the ability of Pichia pastoris to produce foreign proteins at high levels, either intracellularly or extracellularly; and (3) the capability of performing many eukaryotic post-translational modifications, such as glycosylation, disulfide bond formation and proteolytic processing. The expression level for a given recombinant protein produced by Pichia pastoris seems to be determined largely by its inherent properties such as amino acid sequence, the tertiary structure and the site for expression (Sreekrishna et al.,1997). The attempts on increasing the protein expression levels by far are focused on genetic manipulations to enhance the gene expression and protein stability. Although this is crucial, there is ample scope to improve the productivity of Pichia pastoris fermentations by undertaking a systematic program of optimizing the entire fermentation process. This work aims at undertaking such a program by focusing on strategy to identify and to characterize trends in the behavior of the system. It can be expected that by addressing the process as a whole, rather than narrowly focusing on the protein expression alone, the methodology proposed here can simplify process scale-up and can be applied to several products made by the same host. Pichia pastoris is methylotrophic yeast. In the Pichia pastoris fermentation, the limiting carbon source is glycerol, method or mixture of both. It can grow on methanol as a sole carbon and energy source. It possesses a highly inducible methanol utilization pathway. The first step in the metabolism of methanol is the oxidation of methanol to formaldehyde using molecular oxygen by alcohol oxidase (AOX). AOX, the first enzyme of the pathway, accounts for up to 35% of the total protein in cells grown on limited amounts of methanol. The enzymes undetectable in cells grown on glucose, ethanol or glycerol. There are two genes in Pichia pastoris that code for AOX: AOXI. The AOXI gene product accounts for the majority of alcohol oxidase activity in the cell. This highly inducible and stringently regulated AOXI promoter has been used to construct expression vectors for the production of heterologous proteins in Pichia pastoris. Although some foreign proteins have expressed well in shake-flask cultures, expression levels are typically low compared to fomenter cultures. There are several key aspects of Pichia pastoris fermentations: 1. Fed-batch operation – Controlled addition of glycerol, methanol or mixture thereof. In general, strains are grown initially in a defined medium containing glycerol as its carbon source (growth phase). During this phase, biomass accumulates but heterogonous gene expression is fully repressed. Upon depletion of glycerol, a transition phase is initiated in which additional glycerol is fed to the culture at a growth-limiting rate. Finally, method a mixture of glycerol and methanol is fed to the culture to induce expression (induction phase). The duration of individual substrate feeds, the amount and mode of feeding are critical to optimal fermentation performance. 2.Online measurement and control-One of the most important key parameters in Pichia pastor is expression system is the methanol concentration. Monitoring and controlling this variable are important because high levels of this inductor substrate can be toxic to the cells and low levels of methanol may not be enough to initiate the AOX transcription (Cereghino and Cregg, 2000) This research work aims at investigation the above mentioned aspects by conduction an in depth engineering analysis of the Pichia Pastoris fermentations.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-06-18Bitstream added on 2014-06-13T18:50:48Z : No. of bitstreams: 1 silva_vc_me_arafcf.pdf: 335369 bytes, checksum: 08eedc270c2e51ba9d6a9688bf400044 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O gene GPD2 de Saccharomyces cerevisiae, que codifica a enzima glicerol-3- fosfato desidrogenase (G3PDH; EC 1.1.1.8; NAD+: oxidoredutase) foi clonado na levedura Pichia pastoris para expressar extracelularmente a enzima em meio de cultura. Essa enzima apresenta aplicação prática em diversos sistemas acoplados para determinação quantitativa de triacilglicerol, glicerol, ácido fosfatídico e outros fosfolipidios também podendo ser usada para medir atividades enzimáticas em diversos tipos de amostras. Para que a atividade extracelular fosse suficiente em ensaios industriais e biológicos, um estudo de indução da expressão da enzima foi realizado no presente trabalho, que consistiu em escolher o clone que melhor secreta a enzima e estudar o meio de crescimento (BMGY), a densidade inicial celular (0,05 mg/mL), o meio de indução enzimática (BMMY), a natureza do tampão (tampão fosfato), o pH (6,0), o tempo de produção da proteína (4 dias), a concentração da enzima através de membrana filtrante (120 vezes), a melhor fonte de peptona (Acumédia), o estudo de pré-indução celular por estresse osmótico (atividade de 0,477 ± 0,0 U/mL em 24 horas com NaCl 0,35M). O processo de produção da G3PDH mostrou que a máxima produtividade enzimática (795 U/mL e atividade específica de 44,49 U/mg) e biomassa final de 17,75 mg/mL foi obtida com as seguintes condições experimentais: 48 horas de indução com meio BMMY, utilizando 1% de metanol, 1% de glicerol, densidade inicial celular de 0,05 mg/mL, pH 5,0 e sobrenadante concentrado 120 vezes em membrana filtrante. / The GPD2 gene from Saccharomyces cerevisiae, which encodes the enzyme glycerol-3-phosphate dehydrogenase (G3PDH, EC 1.1.1.8, NAD +: oxidoredutase) was cloned in the yeast Pichia pastoris to express the enzyme extracellularly in the culture medium. The enzyme G3PDH has practical application in various systems coupled to quantitative determination of triacylglycerol, glycerol, phosphatidic acid and other phospholipids. It can also be used to measure the enzymatic activities in diverse types of samples. For the application of the enzyme extracellular in industrial and biological tests, a study of induction of expression of the enzyme was accomplished in the present work, that consisted of to choose of clone that more expressing the enzyme, the growth medium (BMGY), the cellular initial density (0.05 mg/mL), the medium of enzymatic induction (BMMY), the buffer nature (phosphate potassium), pH (6.0), the time of production of the protein (4 days), the concentration of the protein (120-fold), the peptone source (Acumédia), the study of pre-induction cellular for osmotic stress (activity of 0.477 ± 0.0 U/mL in 24 hours with NaCl 0.35M). The study of the variable determinative in the process of production of the G3PDH it showed that the maximum enzymatic productivity (0.795 U/mL and 44.49 U/mg of specific activity) and final biomass of 17.75 mg/mL was obtained with the following experimental conditions: 48 hours of induction with medium BMMY, using 1% methanol, 1% glycerol, cellular initial density of 0.05mg/mL, pH 5.0 and the supernatant concentrated 120-fold in filter menbrane.

Submitted by Caroline Falcao (caroline.rfalcao@ufpe.br) on 2017-04-04T18:59:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) 2011-Dissertação-JanaineCarvalho.pdf: 1997829 bytes, checksum: 1182cc1385c167fb2f0bfaa773d3a959 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-04T18:59:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) 2011-Dissertação-JanaineCarvalho.pdf: 1997829 bytes, checksum: 1182cc1385c167fb2f0bfaa773d3a959 (MD5) Previous issue date: 2011-10-07 / O câncer cervical é a segunda maior causa de mortes entre mulheres no mundo. Esta neoplasia maligna está relacionada com a presença do Papilomavírus Humano (HPV), sendo o tipo 16 responsável por 60% dos casos. O HPV infecta o tecido epitelial mucoso ou cutâneo e é responsável pelo aparecimento de verrugas ou papilomas benignos que tendem a regredir naturalmente na maioria dos casos, mas que ainda assim causam prejuízos aos indivíduos infectados e aos sistemas públicos de saúde, sendo a papilomatose considerada a doença sexualmente transmissível mais prevalente no mundo, tornando essencial a aplicação de estratégias de combate à esta infecção. Vacinas baseadas em Virus-like particles (VLPs), formadas a partir das proteínas capsidiais L1 e L2 - que induzem a formação de anticorpos neutralizantes - já estão comercialmente disponíveis. Contudo, possuem um preço elevado considerando, principalmente, os países em desenvolvimento. A imunidade humoral é direcionada contra os epítopos conformacionais da proteína L1 que compõe 90% da estrutura capsidial. Para produção das VLPs os genes das proteínas capsidiais são expressos em sistemas heterólogos e o produto resultante é purificado. A escolha de um sistema mais simples e barato para essa expressão é fundamental para a redução do custo das vacinas. Uma alternativa promissora é a levedura Pichia pastoris. Este trabalho propôs a produção extracelular e intracelular da proteína L1 de HPV16, que teve seu gene inserido no vetor pPCIZAα e pPCIZA, respectivamente. As construções pPICZAαL1H16 e pPICZAL1H16 foram integradas no genoma da levedura Pichia pastoris e a transcrição do gene L1 e a expressão da proteína foram confirmadas por RT-PCR e imunodetecção em Dot Blot. A busca de uma melhor expressão da proteína L1 de HPV 16, em células de P. pastoris, é uma etapa essencial na busca do desenvolvimento de uma estratégia vacinal mais economicamente viável baseada em VLPs. / The Cervical cancer is the second leading cause of death among women worldwide. This malignancy is related to the presence of human papillomavirus (HPV) being the type 16 responsible for 60% of the cases. HPV infects cutaneous or mucosal epithelial tissue and is responsible for the appearance of benign papillomas or warts that tend to regress naturally in most cases, but still cause damage to infected individuals and public health systems, with papillomatosis being considered the most prevalent sexually transmitted disease worldwide, making essential to implement strategies to combat this infection. Vaccines based on viruslike particles (VLPs), formed from the capsid proteins L1 and L2 - that induce the formation of neutralizing antibodies - are already commercially available. However, they are expensive considering mainly the developing countries. Humoral immunity is directed against conformational epitopes of the L1 protein which represents 90% of the capsid structure. In order to produce VLPs the capsid protein genes are expressed in heterologous systems and the resulting product is purified. The choice of a simpler and cheaper system for this expression is fundamental to reduce the cost of vaccines. A promising alternative is the Pichia pastoris yeast. This paper proposed the extracellular and intracellular generation of HPV16 L1 protein, which had its gene inserted into the vectors pPCIZAα e pPCIZA, respectively. The pPICZAαL1H16 and pPICZAL1H16 plasmids were integrated into the Pichia pastoris yeast genome and the L1 gene transcription and protein expression were confirmed by RT-PCR and immunodetection in Dot Blot. The search for better expression of HPV 16 L1 protein, in cells of P. pastoris, is an essential step in the quest to develop a more economically viable vaccine strategy based on VLPs.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-05-26T13:43:05Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ilítia Ganaê de Oliveira Costa - 2016.pdf: 5422422 bytes, checksum: da6f13721ce50902b9fe7d9ac3713ab5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-05-26T13:43:28Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ilítia Ganaê de Oliveira Costa - 2016.pdf: 5422422 bytes, checksum: da6f13721ce50902b9fe7d9ac3713ab5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-26T13:43:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ilítia Ganaê de Oliveira Costa - 2016.pdf: 5422422 bytes, checksum: da6f13721ce50902b9fe7d9ac3713ab5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-08-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In the last decades the search for new renewable energy sources have increased and one of the emerged technologies was the production of ethanol from lignocellulosic biomass (second generation ethanol). For obtaining fermentable sugars from biomass, a complex of enzymes and proteins that acts on polysaccharides of the plant cell wall is required. Expansins are proteins that can help enzymes in the degradation process, promoting the loosening of the cell wall of plants by breaking hydrogen bonds between cellulose fibers and hemicellulose. The superfamily of expansins has been described mainly in plants, although they are also found in fungi and bacteria. Four families are described to this superfamily: α-expansins, β-expansins, expansins-like A and expansins-like B. The α-expansins are present in most eudicots, whereas the β-expansins are involved in cellular expansion process of the monocots family Poaceae. To analyze the sequence and to verify the functional activity of a β-expansin on filter paper, in this work a gene of β-expansin (expb11) of sugarcane was isolated, cloned and expressed in the yeast Pichia pastoris. Nucleotide sequences of expansin genes from sugarcane were initially obtained from the public SUCEST database using reference sequences of expansins from sorghum, maize and rice as query. A total of 227 ESTs were identified. These ESTs were submitted to clustering and 30 contigs and 92 singletons were obtained. Specific oligos were designed and used to capture the genomic fragment corresponding to the expb11 gene by PCR. The coding DNA fragment of expb11 was obtained by RT-PCR from the total RNA extracted from stalks of the RB867515 sugarcane cultivar. This fragment was cloned into the pGEM-T Easy vector and subcloned into the pPIC9 vector. Genomic and cDNA fragments were sequenced. The expression cassette generated by subcloning into the pPIC9 expression vector was integrated into the P. pastoris strain GS115 genome, but it has not been possible to detect a functional activity of expansin. The expb11 gene comprises 1367 bp, containing 3 introns, and its cDNA is 801 bp long, with an ORF of 776 bp. The alignment of sugarcane and sorghum sequences of expb11 showed that the two species share a 95% sequence identity along these genes and that the gene structure is highly conserved in these species. The in silico analysis of the putative EXPB11 amino acid sequence allowed the detection of two conserved domains, one similar to the GH45 family, and the other to the carbohydrate binding module (CBM). The putative EXPB11 protein has a predicted molecular weight of approximately 26.4 kDa, an isoelectric point (pI) of 4.88, and contains two glycosylation sites. Our results confirmed that the isolated and cloned expb11 gene corresponds to a β-expansin gene from sugarcane, paving the way to the expression, isolation and use of recombinant EXPB11 in the mix of enzymes and proteins for lignocellulosic biomass degradation. / Nos últimos anos tem crescido a busca por novas fontes de energia renováveis, e uma das tecnologias utilizadas é a produção de etanol a partir da biomassa lignocelulósica (etanol de segunda geração). Para a obtenção de açúcares fermentáveis a partir dessa biomassa, é necessário um complexo de enzimas e proteínas que atuarão sobre os polissacarídeos da parede celular vegetal. As expansinas são proteínas que podem auxiliar as enzimas no processo de degradação, promovendo o afrouxamento da parede celular das plantas pelo rompimento de ligações de hidrogênio entre fibras de celulose e hemicelulose. A superfamília das expansinas foi descrita principalmente em plantas, entretanto, há relatos em fungos e bactérias. São descritas 4 famílias de expansinas: α-expansinas, β-expansinas, expansinas like-A e expansinas like-B. As α e β-expansinas já são caracterizadas, desempenhando importante função no crescimento vegetal. As α-expansinas são mais presentes em plantas dicotiledôneas, enquanto que as β-expansinas estão envolvidas no processo de expansão celular de monocotiledôneas da família Poaceae. Para analisar a sequência e verificar a atividade funcional de uma β-expansina sobre bagaço de cana-de-açúcar, neste trabalho foi isolado, clonado e expresso um gene de β-expansina (expb11) de cana-de-açúcar na levedura Pichia pastoris. A sequência de nucleotídeos do gene de β-expansina da cana-de-açúcar foi obtida a partir da biblioteca de cDNA de cana-de-açúcar do projeto SUCEST. Sequências de referências de expansinas de sorgo, milho e arroz foram utilizadas para identificar ESTs de expansinas no banco de dados SUCEST. Foram identificadas 227 ESTs. Essas ESTs foram submetidas à clusterização e foram obtidos 30 contigs e 92 singletons. Após o desenho de oligonucleotídeos, o fragmento genômico correspondente ao gene expb11 foi amplificado por PCR. A região codante do gene expb11 foi obtida por RT-PCR a partir de RNA total obtido de colmo da cultivar RB867515. Esse material foi clonado no vetor pGEM-T Easy e subclonado no vetor pPIC9. Os fragmentos genômico e cDNA obtidos foram analisados por sequenciamento. O cassete de expressão gerado pela subclonagem em vetor de expressão pPIC9 foi integrado no genoma de P. pastoris linhagem GS115, mas não foi possível detectar atividade funcional da expansina. O gene expb11 possui 1367 pb, contendo 3 íntrons, enquanto o cDNA 801 pb. Pelo alinhamento das sequências genômicas do gene expb11 obtidas de cana-de-açúcar e de sorgo, foi possível se observar que estes genes possuem 95 % de identidade, e estrutura de íntrons/éxons semelhantes. Pela análise in silico da sequência de aminoácidos da proteína EXPB11 foi possível verificar que ela possui dois domínios, um similar ao da família GH45, e outro similar ao módulo de ligação ao carboidrato (CBM). A proteína EXPB11 possui peso molecular de aproximadamente 26,4 kDa, pI 4,88, e contém dois sítios de glicosilação. Os resultados obtidos através das análises in silico mostraram que o gene expb11, isolado e clonado, corresponde a um gene de β-expansina de cana-de-açúcar, e ao ser produzida, a EXPB11 recombinante poderá integrar o mix de enzimas e proteínas para a degradação de biomassa lignocelulósica.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_itaua_leston_araujo.pdf: 980896 bytes, checksum: 4007b4d62827e236b56c4fe512f94f29 (MD5) Previous issue date: 2014-02-27 / Glycoprotein D (gD) is essential for attachment and penetration of bovine herpesvirus type 5 (BoHV-5) into susceptible cells, and is a major target of host immune systems, inducing strong humoral and cellular immune responses. The immunogenicity of recombinant BoHV-5 (rgD5) expressed in Pichia pastoris was evaluated in bovines. Vaccines formulated with 100 μg rgD5 dose and adjuvants (Montanide ISA50V2 or Aluminum Hydroxide) with or without inactivated BoHV-5 or rgD5 without adjuvants were administered intramuscularly. A commercial vaccine was also used as control. The vaccine formulation rgD5 + ISA50V2 stimulated humoral immune responses after two doses, and higher titer of neutralizing antibodies were obtained in all three oil-based adjuvants formulations when compared to Hydroxide Aluminium adjuvant or the commercial vaccine. The vaccine BoHV-5 + rgD5 + ISA50V2 stimulated titers of neutralizing antibodies approximately 8 log2, which demonstrated higher correlations on the Indirect ELISA. Together, the results suggest that the recombinant gD5 conserved neutralizing epitopes and was able to stimulate a efficient humoral immune response in bovines. / A glicoproteína D (gD) é essencial para ligação e penetração de herpesvírus bovino 5 (BoHV-5) em células suscetíveis, e é um alvo importante do sistema imune do hospedeiro, induzindo respostas imunes humoral e celular. A imunogenicidade da glicoproteína D recombinante de BoHV-5 (rgD5) expressa em Pichia pastoris foi avaliada em bovinos. Vacinas formuladas com 100 μg de rgD5 por dose e adjuvante a base de óleo (Montanide ISA50V2) ou hidróxido de alumínio, com ou sem adição de BoHV-5 inativado foram administradas via intramuscular, e uma vacina comercial utilizada como controle. A vacina rgD5 + ISA50V2 estimulou resposta imune humoral após duas doses, e os mais elevados títulos de anticorpos neutralizantes foram obtidos em todas as três formulações de adjuvantes à base de óleo quando comparado com a formulação de vacinas de adjuvante de hidróxido de alumínio e vacina comercial. A vacina BoHV-5 + rgD5 + ISA50V2 estimulou títulos de anticorpos neutralizantes aproximadamente a 8 log2, demonstrando correlação significativa com o ELISA indireto. Em conjunto, os resultados sugerem que a rgD5 conservou epítopos neutralizantes e foi capaz de estimular uma resposta imune humoral eficiente em bovinos.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_luana_alves_dummer.pdf: 909354 bytes, checksum: d2af8cc0772177718829cf7f15391d43 (MD5) Previous issue date: 2008-06-12 / Outbreaks of fatal meningoencephalitis caused by Bovine Herpesvirus type 5 (BoHV-5) cause important economic losses in national trade of bovine beef. Commercial vaccines developed against Bovine Herpesvirus type 1 can protect cattle of neurological disease caused by BoHV-5. These cross-reactions are due to its genetic and antigenic similarities of both BoHV-1 and 5. However, these vaccines can not prevent latent infection of BoHV-5, even viral spread to healthy animals. This way, new vaccines strategies are based on envelope glycoproteins and are focusing safety, economic viability and on prevention of BoHV-5 latency and spread. This glycoprotein acts in initial steps of viral infection and glycoprotein D has drawn the attention in studies carried out with BoHV-1 and other homologous herpesvirus. The gD acts on viral membrane fusion with permissive cells through glycoproteins and host receptors interactions, so it is essential for viral entry. A vaccine that is capable to stimulate specific humoral and cellular immunity against BoHV-5 must be developed. The aim of this work was the production of a recombinant truncated form of gD of BoHV-5 in yeast Pichia pastoris and its antigenicity and immunogenicity evaluation. Data show that yeast P. pastoris can express the truncated form of BoHV-5 gD to the supernatant due to its secretion of ~190mg/L of recombinant protein, simplifying protein purification. The recombinant protein was successfully recognized by antibodies of animals immunized with BoHV-5, suggesting its antigenicity and immunogenicity and that native protein characteristic are conserved. The data presented herein allow the design of future studies aiming at expression optimization and further immunogenicity evaluation, as well as its capacity to neutralize the virus in biological models and on cattle. / Surtos de meningoencefalites fatais causadas pelo Herpesvírus Bovino tipo 5 (BoHV-5) ocasionam importantes perdas econômicas no comércio nacional de carne bovina. Vacinas comerciais destinadas ao Herpesvírus Bovino tipo 1 são capazes de impedir o aparecimento de sintomatologia clínica do BoHV-5. Estas reações cruzadas se devem a existência de semelhanças genéticas e antigênicas existentes entre ambos os vírus. No entanto, estas vacinas não impedem o estabelecimento da infecção latente e a disseminação do BoHV-5 para animais não imunizados. Desta forma, estratégias que visem à produção de vacinas seguras, economicamente viáveis e que possam ser capazes de impedir a latência do BoHV-5 e sua disseminação estão focadas para glicoproteínas localizadas no envelope viral e que atuam nas etapas iniciais da infecção. Dentre estas, a glicoproteína D tem se destacado em estudos realizados com BoHV-1 e outros herpesvírus homólogos. A gD atua na fusão do envelope viral com a membrana da célula permissiva no hospedeiro através de interações com receptores celulares e com outras glicoproteínas virais, sendo essencial para a entrada do capsídeo na célula. Assim, uma vacina que seja capaz de estimular respostas humorais e celulares contra esta glicoproteína deve ser desenvolvida. Os objetivos deste trabalho foram à produção da forma truncada da gD do BoHV-5 em levedura Pichia pastoris e a avaliação desta quanto a sua antigenicidade e imunogenicidade. Os resultados demonstram que a Pichia pastoris expressou a forma truncada da gD de BoHV-5 secretando para o meio de cultivo ~190mg/L da proteína recombinante, facilitando a purificação da mesma. Testada quanto a sua a sua antigenicidade e imunogenicidade, a proteína recombinante foi reconhecida por anticorpos de animais imunizados com o BoHV-5, sugerindo que características da proteína nativa foram conservadas na proteína recombinante. Os dados apresentados irão permitir o desenvolvimento de estudos 6 futuros com o objetivo de aperfeiçoar a expressão da proteína recombinante e avaliar a sua capacidade de neutralizar o vírus na espécie-alvo.